Чтобы найти высоту изображения, получаемого с помощью двояковыпуклой линзы, воспользуемся формулой линзы и уравнением увеличения.
Шаг 1: Найдем увеличения линзы
Увеличение (k) линзы можно найти по формуле:
[ k = \frac{h'}{h} = -\frac{d'}{d} ]
где:
- ( h' ) — высота изображения (то, что мы ищем),
- ( h ) — высота предмета (1,5 см),
- ( d' ) — расстояние от линзы до изображения,
- ( d ) — расстояние от линзы до предмета (50 см).
Шаг 2: Используем формулу тонкой линзы
Теперь нам нужно найти ( d' ). Мы можем использовать формулу тонкой линзы:
[ \frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'} ]
где:
- ( f ) — фокусное расстояние (40 см),
- ( d ) — расстояние до предмета (50 см),
- ( d' ) — расстояние до изображения (которое мы ищем).
Шаг 3: Подставим известные значения в формулу линзы
Подставим значение ( f ) и ( d ):
[ \frac{1}{40} = \frac{1}{50} + \frac{1}{d'} ]
Шаг 4: Выразим ( \frac{1}{d'} )
Перепишем уравнение:
[ \frac{1}{d'} = \frac{1}{40} - \frac{1}{50} ]
Шаг 5: Найдем общий знаменатель
Объединим дроби, используя общий знаменатель:
[ \frac{1}{40} = \frac{5}{200}, \quad \frac{1}{50} = \frac{4}{200} ]
Теперь подставляем:
[ \frac{1}{d'} = \frac{5}{200} - \frac{4}{200} = \frac{1}{200} ]
Шаг 6: Найдем ( d' )
Теперь найдём ( d' ):
[ d' = 200 \text{ см} ]
Шаг 7: Найдем увеличения ( k )
Теперь, зная ( d' ), мы можем найти увеличения:
[ k = -\frac{d'}{d} = -\frac{200}{50} = -4 ]
Шаг 8: Найдем высоту изображения ( h' )
Теперь мы можем найти высоту изображения ( h' ):
[ h' = k \cdot h = -4 \cdot 1,5 = -6 , \text{см} ]
Итог
Высота изображения получилась отрицательной, что означает, что изображение перевернуто. Но по величине высота изображения составляет:
[\boxed{6 \text{ см}}]
Таким образом, высота изображения составляет 6 см.